技术领域
[0001] 本
发明一般涉及用于使自动
挤奶设备适应于被挤奶的动物的解决方案。更具体地，本发明涉及一种依据
权利要求1的前序部分的装置和相应的方法。本发明还涉及
计算机程序和处理器可读介质。
背景技术
[0002] 为了提高效率，并降低
乳腺炎的
风险以及与挤奶期间产奶动物的乳头所承受的机械压
力相关的其他问题，使用适合乳头的乳头杯
衬垫是很重要的。为了识别这种乳头杯衬垫，必须确定乳头的几何特性。
[0003] WO2013/187821描述了一种用于确定挤奶系统中的乳头
位置和育种等级的装置。该装置包括用于容纳挤奶动物进行挤奶期间的挤奶畜栏、用于将乳头杯自动地连接到挤奶畜栏中的挤奶动物的乳头的可移动
机器人臂，以及用于基于所确定的挤奶动物的乳头的位置来控制机器人臂的移动的控制装置。该装置包括朝向挤奶畜栏中的挤奶动物的乳房并提供重复记录挤奶动物乳房的三维图像的三维
照相机；和提供重复检测挤奶动物的乳头并根据重复记录的三维图像确定乳头的位置的处理器件。此外，处理器件被布置成基于重复记录的三维图像自动确定挤奶动物的乳头的形状，并基于所确定的挤奶动物的乳头的形状计算繁殖等级。
[0005] 已知的解决方案能够确定乳头的某些几何特性。然而，该解决方案中没有任何建议基于所确定的乳头的几何形状来选择特定的乳头杯衬垫。
发明内容
[0006] 因此，本发明的目的是提供一种能够为给定动物识别出合适的乳头杯衬垫的解决方案。
[0007] 根据本发明的一个方面，该目的通过最初描述的装置来实现，其中处理单元被配置为基于由三维(3D)相机记录的图像数据来计算乳头的至少一个尺寸测量值。具体地，处理单元被配置为几何地分析乳头，以基于至少一个尺寸测量值来确定乳头的尺寸相关分类。该装置还包含
用户界面，该用户界面被配置为呈现反映乳头的尺寸相关分类的输出数据。
[0008] 这里，术语3D相机应理解为包括任何类型的基于图像的结构数据记录设备，例如，飞行时间(ToF)相机、基于光图案投影的图像记录单元(例如结构光3D
扫描仪)，或立体相机。
[0009] 所提出的装置是有利的，因为它有助于选择合适的乳头杯衬垫以用于整个产奶动物的牲畜，或用于牲畜的两个或更多个子群中的每一个。也就是说，优选地，乳头的尺寸相关分类与对产奶动物所推荐的乳头杯衬垫相关联。因此，基于该关联，处理单元可以进一步被配置为确定对于产奶动物所推荐的乳头杯衬垫。
[0010] 根据本发明的该方面的一个
实施例，处理单元被配置为基于以至少两个图像的形式记录的图像数据来计算乳头的至少一个尺寸测量值。因此，如果每个单独的图像具有相对低的
分辨率，也可以导出相对精确的几何数据。
[0011] 根据本发明的该方面的另一实施例，处理单元具体被配置成用于组合来自所述至少两个图像中的至少两个的图像数据以产生合成图像数据，并基于合成图像数据确定乳头的尺寸相关分类。因此，例如，由三维相机记录的视频序列可以形成乳头的高度精确的尺寸测量值的
基础。
[0012] 根据本发明该方面的另一实施例，处理单元被配置为针对一组动物中的多个动物中的每一个的至少一个乳头计算至少一个尺寸测量值。然后，基于对每个动物的所述至少一个乳头的至少一个尺寸测量值的分析(例如统计分析)，处理单元被配置为确定用于所述每个动物的至少一个乳头的共同尺寸相关分类。优选地，处理单元还被配置为基于共同尺寸相关分类确定用于该组动物的集体推荐的乳头杯衬垫。因此，可以建议农场主他或她的牲畜或其中一部分的适用的乳头杯衬垫。
[0013] 根据本发明该方面的另一个实施例，假设该装置与至少两个挤奶设备相关联，每个挤奶设备配置成从该组动物内所识别的个体中提取乳汁。此外，处理单元被配置为确定该组动物内动物的第一子群的第一共同尺寸相关分类，该第一共同尺寸相关分类与至少两个挤奶设备中的第一挤奶设备中使用的第一乳头杯衬垫相关联；并确定该组动物内第二动物子群的第二共同尺寸相关分类，其中第二共同尺寸相关分类与在至少两个挤奶设备中的第二挤奶设备中使用的第二乳头杯衬垫相关联。因此，该装置可以帮助农场主将动物的牲畜细分为两个或更多较小的组，这取决于乳头测量以及适合于每个较小组的成员的乳头杯衬垫。
[0014] 根据本发明的该方面的又一个实施例，三维相机还被配置为将记录的图像数据转发到自动挤奶系统中的控制单元，该控制单元配置为控制可
移动机器人臂。因此，三维相机可以是自动挤奶设备(例如
挤奶机器人)的其他功能所共有的资源。显然，为了成本效率这是可取的。
[0015] 根据本发明的另一方面，该目的通过最初描述的方法实现，其中基于图像数据计算乳头的至少一个尺寸测量值。依据该至少一种尺寸测量，依次确定乳头的尺寸相关分类。最后，呈现输出数据，其反映了经由用户界面的乳头的尺寸相关分类。从以上参考所提出的系统进行的说明中可以看出，该方法以及其优选实施例的优点是显而易见的。
[0016] 根据本发明的另一方面，该目的可通过可加载到至少一个处理器的
存储器中的计算机程序来实现，并且包括
软件，该软件适用于在所述程序在至少一个处理器上运行的时候实现上述提出的方法。
[0017] 根据本发明的另一方面，该目的通过处理器可读介质实现，该处理器可读介质具有在其上记录的程序，其中该程序用于控制至少一个处理器以在程序被加载到至少一个处理器中时执行上述提出的方法。
[0018] 从以下说明和
从属权利要求中，本发明的其他优点、有益特征和应用将是显而易见的。
附图说明
[0019] 现在将通过优选实施例并且参考附图更详细地解释了本发明，这些优选实施例是作为示例公开的。
[0020] 图1示出了所提出的装置的总体图；
[0021] 图2至图3示出了可以在根据本发明的实施例的所提出的装置的
图形显示器上示出的屏幕窗口的示例；和
[0022] 图4通过
流程图说明了根据本发明的一般方法。
具体实施方式
[0023] 图1示出了根据本发明的装置的一般示例。该装置旨在被包括在包含一个或多个挤奶设备的自动挤奶系统中。该装置包括三维相机130、处理单元140和用户界面150，例如由显示单元和/或扬声器表示。
[0024] 三维照相机130被配置为以三维的方式记录表示产奶动物的乳头T1的外表面的图像数据Dimg。因此，如上所述，三维相机130可以例如包括ToF相机、结构光3D扫描仪，或任何其他基于光图案投影的图像记录装置，以及适于以三维方式测量距离的立体相机。
[0025] ToF相机是一种范围成像相机系统，可根据已知的光速分辨距离。ToF相机测量图像的每个点在相机和对象之间的光
信号的飞行时间。类似于雷达单元，ToF相机是一种无扫描器LIDAR(光检测和测距)装备，其中利用每个激光或光脉冲捕获整个场景。另一方面，扫描LIDAR系统使用逐点
激光束逐级扫过场景并将到不同对象的距离记录到其中。
[0026] 在其最基本的形式中，结构光3D扫描仪具有投影仪，其将窄带光投射到要记录的场景的三维成形的表面上。这产生了一行照明，其从投影仪以外的其他视
角看起来是失真的。这又可以被用于对光带投影到其上的表面形状进行几何重构。更快速且更通用的手段涉及由一次多个条纹或由任意边纹组成的图案的投影。即，这允许同时获取多个样本。从不同的视点来看，由于对象的表面形状使图案看起来几何失真。应用各种的分析以基于这些失真确定这些形状。
[0027] 通过将规则排列的点或线的简单图案投影到要被记录的场景上，可以获得对结构光3D扫描仪的最基本形式的初步替代。然后，假设相机和场景之间的距离是已知的(例如，距相机的焦距)，场景中的各种测量值和距离可通过计算场景的图像中不同点之间的点/线的数量来确定。
[0028] 立体相机是一种带有两个或更多镜头的相机，每个镜头都有独立的图像
传感器。这使得相机能够模拟人类
双目视觉，并因此使其能够捕获三维图像。典型的立体摄像机中镜头之间的距离大约是人类双眼之间的距离，即大约6.5厘米。然而，较长的基线产生更极端的三维度并且能够以更好的
精度进行距离确定。
[0029] 处理单元140被配置为接收所记录的图像数据Dimg，并且基于此，提供乳头T1的几何分析。更确切地说，处理单元140被配置为基于图像数据Dimg计算乳头T1的至少一个尺寸测量值W1、W2和/或L。在此，第一尺寸测量值W1可以表示乳头T1在其底部的宽度，第二尺寸测量值W2可以表示乳头T1在其尖端处的宽度，第三尺寸测量值L可以表示乳头T1的长度。此外，几何分析涉及基于至少一个尺寸测量W1、W2和/或L来确定乳头T1的尺寸相关分类。
[0030] 根据本发明的一个实施例，乳头T1的尺寸相关分类又与用于产奶动物的推荐的乳头杯衬垫TCLR相关联。这将在下面参考图2和图3更详细地解释。
[0031] 处理单元140被布置用于相对于乳头的尺寸测量值来对产奶动物的乳头进行分类。标准奶
牛的乳房U通常具有四个乳头，并且优选地，对于畜群中的每个动物，这些乳头被分别地分类/归类。进一步优选地，同样当畜群的成员老龄化和/或被更换时，该分类被重复地更新以保持良好的数据
质量。也就是说，具有关于分类的知识，农场主还可以使挤奶装备适应他/她的动物畜群。这可能涉及选择一种类型的乳头杯衬垫，其被认为适合于畜群中的所有乳头的尺寸测量值。如果在畜群内乳头尺寸测量值的变化特别高，则可适合将该畜群分成两个或多个细分组，并将这些动物细分组的每一个视为新畜群，对新畜群应选择适合的乳头杯衬垫。
[0032] 为了确定适当的尺寸相关分类并推荐合适的乳头杯衬垫TCLR，处理单元140优选地通信地连接到包含一组尺寸相关分类及其相应的测量特征的
数据库145。由此，处理单元140可以通过数据库145中的简单查找操作来确定用于乳头T1的尺寸相关分类。
[0033] 所提出的装置还包括用户界面150，其被配置为呈现反映乳头的尺寸相关分类的输出数据DO[TCLR]。优选地，用户界面150包含图形和/或文本显示，其中输出数据DO[TCLR]可以以图形和/或文本形式呈现。然而，根据本发明，还可以想到替代性的用户界面150，例如被配置为诸如以合成语音消息的形式呈现输出数据DO[TCLR]的声学界面。
[0034] 图2示出了依据本发明的一个实施例的可以在用户界面150的图形显示器上示出的屏幕窗口200的第一示例。
[0035] 在图2所示的示例中，屏幕窗口200示出了一组尺寸相关分类210和根据长度L和平均宽度Wavg对应的测量值220的区间，如下所示：
[0036] -第一类“短且薄”211，其中乳头属于短于35毫米并薄于24毫米；
[0037] -第二类“短且平均”212，其中乳头属于短于35毫米且宽度在24毫米至27毫米之间；
[0038] -第三类“短且宽”213，其中乳头属于短于35毫米且宽度超过27毫米的；
[0039] -第四类“平均且薄”214，其中乳头属于长度在35毫米和60毫米之间且薄于24毫米；
[0040] -第五类“平均”215，其中乳头属于长度在35毫米至60毫米之间且宽度在24毫米至27毫米之间；
[0041] -第六类“平均且宽”216，其中乳头属于长度在35毫米至60毫米之间且宽度超过27毫米；
[0042] -第七类“长且薄”217，其中乳头属于长度超过60毫米且薄于24毫米；
[0043] -第八类“长且平均”218，其中乳头长度超过60毫米且宽度在24毫米至27毫米之间；和
[0044] -第九类“长且宽”219，其中乳头属于在长度超过60mm且宽度超过27mm之间。
[0045] 图2中的屏幕窗口200的最右列示出了在该示例中已经被分类在上述类别211至219中的每一个中的多个乳头230。
[0046] 图3示出了依据本发明的一个实施例的可以在用户界面150的图形显示器上显示的屏幕窗口300的第二示例。
[0047] 图3的屏幕窗口300示出了第一列310，其反映出对于具有属于特定类别310的乳头的产奶动物所推荐的乳头杯衬垫TCLR，并且第二列320示出了在该示例中对于其所推荐的每个相应的乳头杯衬垫TCLR的多个乳头。
[0048] 在这里，第一乳头杯衬垫“1型”311被推荐用于56个乳头，第二乳头杯衬垫“2型”312被推荐用于45个乳头，第三乳头杯衬垫“3型”313被推荐用于44个乳头，第四乳头杯衬垫“4型”314被推荐用于58个乳头，第五乳头杯衬垫“5型”315被推荐用于56个乳头，第六乳头杯衬垫“6型”316被推荐用于53个乳头，第七乳头杯衬垫“7型”317被推荐用于56个乳头，以及第八乳头杯衬垫“8型”318推荐用于42个乳头。
[0049] 根据本发明，备选地或另外地，屏幕窗口200和300中的一个或两个可以在连接到所提出的装置的显示单元(未示出)上显示。
[0050] 尽管通常是优选的，但是类别210和推荐的奶杯衬垫TCLR310之间的一对一关系不是必需的。实际上，根据本发明，同样可以想到任何其他关系。
[0051] 为了改善数据质量，根据本发明的实施例，处理单元140被配置为基于以以下至少两个图像的形式记录的图像数据Dimg来计算乳头T1的至少一个尺寸测量值W1、W2和/或L。例如，形成由三维相机130记录的
图像序列的一部分，例如作为视频文件。
[0052] 在这种情况下，处理单元140被配置为组合来自至少两个图像中的至少两个的图像数据Dimg以产生合成图像数据，并且基于合成图像数据来确定乳头T1的尺寸相关分类。因此，如果每个单独的图像具有相对低的分辨率，也可以导出相对精确的几何数据。
[0053] 根据本发明的一个实施例，所提出的装置用于处理动物畜群。这意味着处理单元140被配置为针对一组动物(无论是整个畜群还是其子群)中的多个动物的每个动物的至少一个乳头T1计算至少一个尺寸测量值W1、W2和/或L。此外，处理单元140被配置为确定用于至少一个乳头T1的共同的尺寸相关分类。这里，共同尺寸相关分类是基于对至少一个乳头T1的至少一个尺寸测量值W1、W2和/或L的分析。例如，处理单元140可以对至少一个乳头T1的尺寸测量值W1、W2和L中的一个或多个执行统计分析。或者，处理单元140可以简单地确定用于至少一个乳头T1的共同尺寸相关分类等于该组动物中的最频繁的分类。
[0054] 优选地，处理单元140还被配置为基于共同尺寸相关分类确定该组动物的集体推荐的乳头杯衬垫TCLR。
[0055] 然而，在实践中并不总是能够识别出适合于给定组中的所有动物的单个乳头杯衬垫TCLR。图3中所示的情况代表了这样的例子。
[0056] 因此，根据本发明的一个实施例，假设该装置与至少两个挤奶设备相关联，其中每个挤奶设备被配置为从该组动物内所识别的个体中提取乳汁。换句话说，通过一个挤奶设备对一些动物挤奶，而通过一个或多个其他挤奶设备对其他动物挤奶。
[0057] 这里，处理单元140被配置为确定该组动物中的第一动物子群的第一共同尺寸相关分类。第一共同尺寸相关分类与第一乳头杯衬垫TCLR相关联，例如图3中的类型1，其用于第一挤奶设备中。处理单元140还被配置为针对该组动物的第二动物子群确定第二共同尺寸相关分类。第二共同尺寸相关分类与第二乳头杯衬垫TCLR相关联，例如图3中的类型4，其用于第二挤奶设备中。
[0058] 当然，类似地，如果该装置与三个或更多个挤奶设备相关联，则可以将该组动物分成另外的子群；其中，在每个子群中，已经针对动物乳头的尺寸相关分类选择了所使用的乳头杯衬垫TCLR。
[0059] 优选地，为了有效使用设备，三维相机130还被配置为将记录的图像数据Dimg转发到挤奶设备中的其他功能，例如转发到负责控制可移动机器人臂的自动挤奶系统中的控制单元。事实上，由于现代挤奶设备经常已经包括三维相机130，所以该相机也可以用于所提出的装置。
[0060] 如果处理单元140被配置为以完全自动的方式实现上述过程通常是有利的，例如通过执行计算机程序来实现。因此，处理单元140可以被通信地连接到存储计算机程序产品的存储器单元，该计算机程序产品又包括用于以下的软件：当在处理单元140上运行该计算机程序产品时，处理单元140中的至少一个处理器执行以上描述的动作。
[0061] 为了总结，并且参考图4中的流程图，我们现在将说明根据本发明的用于针对尺寸测量值对乳头进行分类的一般方法。
[0062] 在第一步骤410中，使用三维相机记录图像数据，其以三维表示产奶动物的外表面。然后，在步骤420中，基于在步骤410中记录的图像数据计算乳头的至少一个尺寸测量值。
[0063] 在随后的步骤430中，基于至少一个尺寸测量值来确定乳头的尺寸相关分类。
[0064] 此后，步骤440通过用户界面呈现表示乳头的尺寸相关分类的输出数据，例如视觉上呈现在图形显示器上，和/或听觉上经由扬声器呈现。
[0065] 上面参考图4描述的所有处理步骤以及步骤的子序列都可通过编程的处理器控制。此外，既然上面参考附图描述的本发明的实施例包括处理器以及在至少一个处理器中执行的处理，本发明因此也扩展到计算机程序，特别是适用于将本发明付诸实践的载体上或载体中的计算机程序。该程序可以具有源代码、目标代码、代码中间源和目标代码的形式，例如以部分编译的形式，或者以适合于依据本发明的处理的实现中使用的任何其他形式。该程序可以是
操作系统的一部分，也可以是单独的应用程序。载体可以是能够携带该程序的任何实体或装置。例如，载体可以包括存储介质，例如闪存、ROM(
只读存储器)，例如DVD(数字视频/通用盘)、CD(光盘)或
半导体ROM、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(
电可擦除可编程只读存储器)或磁记录介质，例如
软盘或
硬盘。此外，载体可以是可传输载体，例如
电信号或
光信号，其可以通过
电缆或光缆或通过无线电或其他方式传送。当程序体现在可以通过电缆或其他装置或器件直接传送的信号中时，载体可以通过这种电缆或装置或器件来构造。可替换地，载体可以是嵌入有程序的集成
电路，该集成电路适于执行或用于执行相关的处理。
[0066] 尽管本发明对于与
奶牛挤奶相关的方面是有利的，但是本发明同样适用于在用于任何其他种类的
哺乳动物(例如山羊、
绵羊或
水牛)的挤奶机中实施。
[0067] 当在本
说明书中使用时，术语“包括/正包含”用于
指定所述特征、整体、步骤或组件的存在。然而，该术语不排除一个或多个附加特征、整体、步骤或组件或其组的存在或添加。
[0068] 本发明不限于附图中描述的实施例，而是可以在权利要求的范围内自由改变。
